Исследование гидродинамики в аппаратах для обезвоживания широкопористых материалов в винтовых потоках

• Автор: Лопаков, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

Глава I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДУЕМОГО ВОПРОСА И ЗАДАЧА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Выбор рациональной классификации влажных материалов

1.2 Применение закрученных потоков для сушки широкопористых материалов

1.3 Применение фонтанирующего слоя для сушки широкопористых материалов

1.4 Обоснование задачи исследования.

Глава И. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ

2.1 Особенности гидродинамики закрученных винтовых потоков

2.2 Комбинированные гидродинамические модели аппаратов с закрученными потоками.

2.3 Гидродинамика фонтанирующего слоя с дополнительным закручивающим потоком газа
Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Описание экспериментальных установок
3.2 Исследование особенностей гидродинамики в закрученных потоках
3.3 Исследование перемешивания материала и получение Скривых отклика.
3.4 Определение интегральных показателей процесса сушки.
Глава IV. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОЗДАНИЮ ТИПОВЫХ
СУШИЛОК НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ ШИРОКОПОРИСТЫХ
СЫПУЧИХ И ЖИДКИХ МАТЕРИАЛОВ.
Глава V. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА СУШИЛОК ДЛЯ ШИРОКОПОРИСТЫХ СЫПУЧИХ И ЖИДКИХ МАТЕРИАЛОВ
5.1 Общая методика расчета
5.2 Сушилки с винтовыми потоками.
5.3 Сушилки с закрученным фонтанирующем слоем
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Интенсивность влагопереноса в процессе сушки зависит от механизма переноса влаги, структуры пористого пространства материала и внешних температурно-влажностных и гидродинамических условий, в которых протекает процесс сушки. Механизм переноса влаги определяется ее фазовым состоянием (передвижение в жидкой или газообразной фазе) и характеристическим размером пор, по которым происходит перенос влаги. Если речь идет о жидкой фазе, то выделяют капиллярный механизм переноса, протекающий под действием разности капиллярных потенциалов, и механизм пленочного течения жидкости, протекающий на границе раздела твердое тело-жидкость под действием градиента расклинивающего давления пленки. При переносе массы в газообразной фазе выделяют следующие основные механизмы переноса. В порах, диаметр которых больше длины свободного пробега молекулы газа, т. Фика. Если в процессе сушки в пористых материалах возникают значительные перепады концентраций при достаточно большом влагосодержании, то в крупных порах в начале сушки, когда еще не образовался на поверхности подсушенный слой, возможно вязкое течение, которое может быть описано уравнением Пуазейля. В этом случае перенос пара внутри капилляра не будет подчиняться закону Фика, а течение газа уравнению Пуазейля. При молекулярной (кнудсеновской) диффузии преимущественным является соударение молекул со стенками капилляра, а не между собой, как это происходит при обычной диффузии. Рх-Р2 - перепад давлений на концах капилляра длиной Ь. Если радиусы пор близки радиусу молекулы удаляемой влаги, то диффузия пара в таких порах уже не является ни кнудсеновской, ни поверхностной. В этом случае при переносе молекул большую роль играют силы отталкивания, которые затрудняют прохождение молекулы в таких порах, и процесс диффузии требует большой энергии активации, достигающей иногда величин, значительно превышающих теплоту адсорбции. Диффузия пара в ультрамикропорах, как отмечено Бэррером, имеет больше сходства с растворением газов в твердых телах, чем с обычной диффузией. Из изложенного становится очевидным, что именно пористая структура материала определяет сопротивление миграции влаги к поверхности частиц, что в значительной степени обусловливает продолжительность сушка. Пористая структура материала характеризуется суммарным объемом пор, их размерами, величиной удельной поверхности и кривой распределения пор по радиусам. V = -— (1. Удельная поверхность материала определяется поверхностью стенок его пор и зависит от количественного содержания пор различных Размеров, иначе говоря, от распределения объема пор по радиусам. Определение распределения объема пор по радиусам представляет большие трудности. При исследовании материала как объекта сушки практическое значение имеет не только размер пор, но и влияние пористой структуры материала на механизм массопереноса. Механизм переноса влаги и тепла в материале зависит также от форм связи влаги с материалом, так как с переходом от одной формы связи влаги к другой [] изменяется не только количественное соотношение объема воздуха и влаги, но и расположение остающейся влаги в порах. Связь влаги с материалом характеризуется энергией связи. На разрушение связи влаги с материалом в процессе сушки требуется затратить дополнительное количество тепла, которое в некоторых случаях [] соизмеримо со скрытой теплотой парообразования, а иногда и превышает ее (например, в случае глубокой сушки полимерных материалов от органических растворителей, которые могут образовывать с материалом комплексные соединения). Для оценки движущей силы процесса сушки необходимо знать влагосодержание материала, соответствующее состоянию равновесия его с окружающей средой (теплоносителем), характеризуемое относительной влажностью q> и температурой. Поэтому при рассмотрении свойств материала как объекта сушки важное значение имеет анализ кривых изотерм сорбции-десорбции. При выборе типа аппарата следует принимать во внимание также адгезионно-когезионные свойства материала, характеризуемые адгези-онно-когезионным коэффициентом.